Устройство для зажигания люминесцентной лампы Советский патент 1982 года по МПК H05B41/295 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительных установках с люминесцентными лампами, имеющими подогревные электроды.

Известно устройство, содержащее истоЧНик питания переменного тока, соединенный через токоограничивающее сопротивоение с входной диагональю выпрямительного диодного моста, анодный вывод которого подключен через первый подогревный электрод к минусовому выводу первого конденсатора, а катодный вывод через последовательно соединенные тиристор и второй подогревный электрод - к плюсовому выводу второго конденсатора, минусовый вывод которого соединен с плюсовым выводом первого конденсатора и -подключен к одной из клемм источника питания, что обеспечивает надежное зажигание люминесцентной лампы и регулирование ее светового потока. При этом токоограничивающее сопротивление может иметь емкостной характер, что по§воляет уменьшить уровень шума, создаваемого низкочастотными колебаниями арматуры устройства;, находящейся в зоне действия магнитного поля токоограничительиого элемента

Для снижения активных потерь мощности в качестве токоограничивающего сопротивления в известном устройстве используют обычно дроссель или конденсатор, который имеет большие габаритно-массовые размеры из-за большой реактивной мощности, развиваемой на них.

Наиболее близким к предлагаемому

10 является устройство для питания люминесцентных ламп, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, транзисторный инвертор с трансформатором, причем вход выпрями15тельного моста подключен к выводам для присоединения к сети питания, а выход соединен с обкладками сглаживающего конденсатора и с входом транзисторного инвертора, выходные об20мотки трансформатора которого подключены к выводам для присоединения подогревных электродов люминесцентной лампы, а цепь штока разряда люминесцентной лампы подключена к выво25дам высоковольтной выходной обмотки трансформатора инвертора J2. J.

Это устройство имеет низкий КПД, так как инвертор перерабатывает всю энергию, необходимую для питания

30 люминесцентной лампы. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается те что устройство для зажигания люмине центной лампы, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденса тор, транзисторныйинвертор с транс форматором на выходе, причем вход выпрямительного моста подключен к ° выводам для присоединения к сети пи тания,а выход соединен с обкладками сглаживающего конденсатора и с вход транзисторного инвертора, выходные обмотки трансформатора которого под ключены к выводам для присоединения подогревных электродов люминесцентной лампы, снабжено другим выпрямительным мостом, другим сглаживающим конденсатором, мостовым транзисторн -коммутатором и дросселем, а трансформатор иавертора дополнительно снабжен четырьмя выходными обмотками, причем вход выпрямительного мос та соединен последовательно с входом другого выпрямительного моста, к которому подключены выводы для подключения люминесцентной лампы, выход другого выпрямительного моста подклю чен к обкладкам другого сглаживающег конденсатора и к входу мостового . транзисторного коммутатора, выход ко торого подключен к выводам дросселя а управляющие входы мостового транзисторного коммутатора подключены к выводам дополнительных выходных обмоток трансформатора инвертора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства, Устройство содержит подогреватель ные электроды 1 и 2 люминесцентной лампы 3, которые подключены к дополнительным выходным обмоткам трансфор матора 4 транзисторного инвертора 5 выходные обмотки которого подключены к управляющим входам мостового транзисторного коммутатора 6, соединенного входными выводами с токоограничивающим дросселем 7, а выходными выводами включенного в диагональ постоянного тока диодного моста 8, зашунтированную другим сглаживающим конденсатором 9. Выводы 10 и 11 подключены через диагональ переменного тока другого диодного моста 8, к дву выводам электродов 1 и 2 люминесцент ной ампы 3 и диагонали переменного токадиодного моста 12, диагональ постоянного тока которого зашунтирована сглаживающим конденсатором 13 и подключена к входу транзисторного инвертора 5, Еиттолнённого по мостовой схеме на четырех транзисторах 14, в диагональ переменного-тока которого включена первичная обмотка трансформатора 4, обмотки обратной связи которого подключены через огра ничительные резисторы 15 к базам транзисторов 14. Мостовой транзисторт ный коммутатор б также содержит четыре включенных по мостовой схеме транзистора 16, базы которых через резисторы 17 подключены к выводаии вторичных обмоток трансформатора 4 транзисторного инвертора 5, а диагональ переменного тока через входные выводы коммутатора б связана с токоограничивающим дросселем 7. Устройство работает следующим образом. В момент включения напряжением сети переменного тока через диодные мосты 8 и 12 загружаются конденсаторы 9 и 13 в соответствии с величиной емкости, которую для конденсатора 9 выбирают примерно на порядок больше , чем для конденсатора 13. Практически все выпрямленное напряжение сети падает на конденсаторе 13 и обеспечивает наилучшие условия для возникновения в инверторе 5 частоты, которую выбирают на несколько порядков выше частоты сети и.которая лежит в пределах 20-100 кГц. Напряжение, возникающее на.вторичных обмотках трансформатора 4, вызывает подогрев электродов 1 и 2 люминесцентной лампы 3 и поочередное подключение токоограничивающего дросселя 7 к диагонали постоянного тока диодного моста 8, что приводит к разряду конденсатора 9. Таким образом, на электродах люминесцентной лампы 3 появляется напряжение, практически повторяющее напряжение сети переменного тока. Напряжение на конденсаторе 13 на возрастающей ветви повторяет форму входного напряжения от некоторого уровня до максимального значения, а в промежутках между максимумами выпрямленного пульсирующего двухполупериодного напряжения уменьшается до уровня (30-70%) от амплитудного практически по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой в.еличиной емкости койденсатора 13 и током, потребляемым инвертором 5, Напряжение на выходных, обмотках трансформатора 4 имеет прямоугольную ф.орму и модулируется по амплитуде и частоте в соответствии с изменением напряжения на конденсаторе 13, Коэффициент трансформации выходных обмоток трансформатора 4 выбирают таким, чтобы обеспечить достаточный подогрев электродов люминесцентной лампы 3 для устойчивого ее зажигания. После зажигания лампы 3 напряжение на ее электродах фиксируется на уровне напряжения горения, которое для разных типов ламп лежит в пределах 50-90, Напряжение на конденсаторе 13 стабилизируется на уровне, близком к величине напряжения горения, при этом инвертор 5 переходит в ре- , жим экономичной длительной работыНапряжение на электродах люминесцентной лампы 3 уменьшается в 35 раз, обеспечивая максимальный их подогрев и устойчивое горение осветительной лампы. Напряжения на дополнительных выходных обмотках трансформатора 4 и величину реэистороа 17 выбирают такими, чтобы базовы. ток транзисторов 16 коммутатора 6 был достаточен для полного открывания их во всех диапазонах максимального возможного коллекторного тока. Ком-мутатор 6 обеспечивает подключение дросселя 7 с частотой, равной частоте работы инвертора 5. Так как время протекания тока в одном и другом направлениях одинаково, действующее .значение напряжения за время периода переключения практически остается постоянным, среднее значения тока, протекающего через дроссель, равно , а постоянное подмагничивание его отсутствует. Величину индуктивности дросселя 7 выбирают таким,чтобы за время включения ток через него изменялся по линейному закону от минимального (максимального) до максимального (.минимального) значений, величина которых практически равна

V V. двоенной в.еличине мгновенного значения тока, действующего на входе устройства. Форма входного тока, протекающего через диагональ переменного тока диодного моста 8, за счет интегрирующего действия конденсатора 9, практически приближается к синусоидальной г кроме участков, где мгновенное значение входного то ка близко к нулю, а на форму тока существенное влияние оказывает нелинейность сопротивления люминесцентной лампы.

Таким образом, диодный мост, в диагонали постоянного тока которого включен мостовой транзисторный коммутатор, эашунтированный емкостью,практически эквивалентен по своим характеристикам низкочастотному ограничивающему дросселю.

Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить с 70 до 80-85% результирующий КПД осветительной установки, определяемый отношением мощности, рассеиваемой на люминесцентной лампе, к активной мощнрсти, потребляемой устройством на сети. Кроме того, практически устранен шум вызываемый низкочастотными колебаниями арматуры и сердечника дросселя изза воздействия магнитного поля дросселя. Изменение частоты переключения токоограничивающего дросселя путем изменения напряжения питания инвертора позволяет достаточно простым способом изменять в широких пределах ток, протекающий через люминесцентную лампу, и якорь ее свечения.

Экономический эффект достигается за счет уменьшения потерь электроэнергии.

Формула изобретения

5

Устройство для зажигания люминесцентной лампы, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, транзисторный инвертор с трансформатором, причем вход выпря0мительного моста подключен к выводг м для присоединения к сети питания, а выход соединен с обкладками сглаживающего конденсатора и с входом транзисторного инвертора, выходные обмот5ки, трансформатора которого подключены к выводам для присоединения подогревных электродов люминесцентной лампы, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройст0ва , оно снабжено другим выпрямитель- . ным мостом, другим сглаживающим конденсатором, местовым транзисторным коммутатором и дросселем, а трансформатор инвертора дополнительно

5 снабжен четырьмя выходными обмотками, причем вход выпрямительного моста соединен последовательно с входом другого выпрямительного моста, к которому подключены выводаа для подкл)ю0чения люминесцентной лампы, выход другого выпрямительного моста подключен к обкладкам другого сглаживающего конденсатора и к входу мостовогЪ транзисторного коммутатора, выход

5 которого подключен к выводам дросселя, а управляющие входы мостового . транзисторногЬ коммутатора подключены (К выводам дополнительных выходных обмоток трансформатора инвертора.

0

Источники информации, принятые во внимание -при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР 603156, кл. Н 05 В 41/16, 15.04.78.

2. Заявка ФРГ 2855820,

5 кл. Н 05 В 41/29, 03.07.80.